2021版高考化学鲁科版一轮教师用书：第2章第5节　铁及其化合物

第5节　铁及其化合物

铁的单质、氧化物及氢氧化物

1．铁的位置、存在和物理性质

2．化学性质

铁单质性质活泼，有较强的还原性。

(1)与非金属单质的反应

(2)与水的反应

常温下铁与水不反应，在高温条件下与水蒸气反应：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。

(3)与酸的反应

①与非氧化性酸反应的离子方程式：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。

②与氧化性酸反应：遇冷的浓硫酸或浓硝酸钝化，与稀硝酸或在加热条件下与浓硫酸、浓硝酸反应无H2产生。

(4)与某些盐溶液的反应

①与CuSO4溶液反应的离子方程式：Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋。

②与FeCl3溶液反应的离子方程式：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。

3．铁的三种典型氧化物

(1)物理性质

(2)化学性质

①FeO、Fe2O3、Fe3O4分别与盐酸反应的离子方程式为

FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O，Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O，Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O。

②FeO不稳定，在空气中受热生成Fe3O4，其化学方程式为6FeO＋O22Fe3O4。

4．铁的氢氧化物的性质与制备

[补短板]

(1)铁分别与氯气和盐酸反应所得的产物中铁元素的价态不同，Fe与Cl2反应无论用量多少都生成FeCl3，而Fe与盐酸反应生成FeCl2。

(2)铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是Fe2O3，而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4。

(3)Fe与S蒸气、I2蒸气反应时只生成＋2价Fe的化合物。

(4)Fe3O4的组成可用氧化物的形式表示为FeO·Fe2O3，即有的铁显＋2价，的铁显＋3价；

(5)Fe3O4与一般酸反应生成两种盐，Fe3O4与稀硝酸反应只生成一种盐[Fe(NO3)3]。

(6)Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)3与足量HI反应时，发生氧化还原反应，Fe3＋被I－还原生成Fe2＋。

[知识应用]

(1)铁有＋2、＋3价两种价态，单质铁与________(填下列编号，下同)反应时只生成＋3价铁；与________反应时只生成＋2价铁；与________反应时既生成＋2价铁也生成＋3价铁。

所选试剂：①Cl2　②O2　③H2O(g)　④S　⑤盐酸

⑥稀硝酸(足量)　⑦稀硫酸　⑧CuSO4溶液　⑨FeCl2溶液　⑩FeCl3溶液

[答案]　①⑥　④⑤⑦⑧⑩　②③

(2)写出利用化合反应制备FeCl2、Fe(OH)3、FeCl3的化学方程式分别为________________________，________________________，

_____________________________________________________。

[答案]　Fe＋2FeCl3===3FeCl2　4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3　2Fe＋3Cl22FeCl3或2FeCl2＋Cl2===2FeCl3

◎命题点1　铁及其氧化物的性质及实验探究

1．铁片投入下列溶液后，金属片质量减少，但无气体产生的是(　　)

A．冷的浓硝酸　　 B．Cu(NO3)2溶液

C．稀硫酸 D．Fe(NO3)3溶液

[答案]　D

2．(2019·望都模拟)“秦砖汉瓦”是我国传统建筑文化的一个缩影。同是由黏土烧制的砖瓦，有的是黑色的，有的却是红色的，你猜测其中的原因可能是  (　　)

A．土壤中含有铁粉、二氧化锰等

B．黑砖瓦是煅烧过程中附着了炭黑，红砖瓦则是添加了红色耐高温染料

C．土壤中含有的铜元素经过不同工艺煅烧，分别生成了黑色CuO和红色Cu

D．土壤中含有的铁元素经过不同工艺煅烧，分别生成了黑色Fe3O4或FeO和红色Fe2O3

D　[A项，土壤中不含铁粉；B项，黑砖瓦中含有C、Fe3O4、FeO等，红砖瓦含有Fe2O3；C项，煅烧生成Cu2O红色物质，不是Cu。]

3．铁与水蒸气反应，通常有以下两种装置，请回答下列问题：

(1)装置一中，装置A的作用：____________________________；

装置二中，装湿棉花的作用：__________________________。

(2)实验完毕后，取出装置一的少量固体，溶于足量稀盐酸，再滴加KSCN溶液，溶液颜色无明显变化，试解释原因：________________________。

[答案]　(1)提供水蒸气　提供水蒸气　(2)固体中含有Fe，在足量酸中，固体溶解时发生2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，Fe3＋被Fe还原为Fe2＋

◎命题点2　Fe与HNO3反应的定量关系

4．把22.4 g铁粉完全溶解于某浓度的硝酸中，若反应只收集到0.3 mol NO2和0.2 mol NO，下列说法正确的是(　　)

A．反应后生成的盐只为Fe(NO3)3

B．反应后生成的盐只为Fe(NO3)2

C．反应后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，其物质的量之比为1∶3

D．反应后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，其物质的量之比为3∶1

C　[由于铁的物质的量为＝0.4 mol，所以在反应的过程中它失去的电子数应介于0.8 mol(此时只产生Fe2＋)和1.2 mol(此时只产生Fe3＋)之间，又产生0.3 mol NO2和0.2 mol NO，即反应过程中硝酸得到的电子物质的量为0.3 mol×(5－4)＋0.2 mol×(5－2)＝0.9 mol，所以对应的产物既有Fe(NO3)3又有Fe(NO3)2，设前者的物质的量为x，后者的物质的量为y，则由铁原子守恒可得x＋y＝0.4 mol，由得失电子守恒得3x＋2y＝0.9 mol，解得x＝0.1 mol，y＝0.3 mol。]

5．向含a g HNO3的稀溶液中，加入b g铁粉充分反应后全部溶解。已知有 g HNO3被还原，则a∶b不可能是(　　)

A．2∶1    B．3∶1

C．4∶1     D．9∶2

A　[只生成Fe2＋：××3＝×2，＝3；只生成Fe3＋：××3＝×3，＝＝4.5。故a∶b的范围为3∶1～9∶2。]

◎命题点3　Fe(OH)2的性质及其制备

6．下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是________(填序号)。

若用②装置制备，简述制备原理与操作为____________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________

________________________________________________________________。

[解析]　因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，即4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排出装置中的氧气或空气。①、②原理一样，都是先用氢气将装置中的空气排尽，并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中；③的原理为铁作阳极产生Fe2＋，与电解水产生的OH－结合生成Fe(OH)2，且液面用汽油保护，能防止空气进入；⑤中液面加苯阻止了空气进入；④由于空气中的氧气，能迅速将Fe(OH)2氧化，因而不能较长时间看到白色沉淀。

[答案]　①②③⑤　铁与稀硫酸反应产生氢气，让氢气赶尽装置内空气，当B中导管处氢气纯净，关闭止水夹a，FeSO4溶液被压入在氢气保护下的NaOH溶液中

铁盐、亚铁盐的性质及应用

1．亚铁盐(Fe2＋)和铁盐(Fe3＋)的氧化性或还原性

(1)亚铁盐的氧化性和还原性

含有Fe2＋的溶液呈浅绿色，既有氧化性，又有还原性。

①氧化性：Fe2＋与Zn反应的离子方程式：

Fe2＋＋Zn===Fe＋Zn2＋。

②还原性：

a．向FeCl2溶液中滴入几滴KSCN溶液，再加入氯水(或通入Cl2)，若溶液变红色，证明Fe2＋具有还原性。反应原理用离子方程式表示为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。

b．向FeCl2溶液中滴入双氧水，溶液变黄，反应的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。

c．向少量酸性KMnO4溶液中加入FeCl2溶液，若溶液紫红色退去，证明Fe2＋具有还原性。反应原理用离子方程式表示为MnO＋5Fe2＋＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。

(2)铁盐的氧化性

含Fe3＋的溶液呈黄色，Fe3＋具有较强的氧化性。

①向FeCl3溶液中滴入几滴KSCN溶液，再加入过量活泼金属(如Fe)，若溶液红色退去，证明Fe3＋具有氧化性。反应原理用离子方程式表示为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。

②向FeCl3溶液中加入淀粉KI溶液，若溶液变成蓝色，证明Fe3＋具有氧化性。反应原理用离子方程式表示为2Fe3＋＋2I－===I2＋2Fe2＋。

③向FeCl3溶液中通入H2S气体，若出现黄色浑浊，证明Fe3＋具有氧化性。反应原理为2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋。

2．亚铁盐与铁盐的水解

(1)亚铁盐

(2)铁盐

①配制FeCl3溶液时，应将FeCl3溶于稀盐酸中，然后稀释。

②将FeCl3饱和溶液滴入沸水中制备胶体的化学方程式为FeCl3＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3HCl。

③除去CuCl2溶液中的Fe3＋，可向溶液中加入足量CuO或Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3，调节pH，使Fe3＋水解生成Fe(OH)3沉淀。

④因Fe3＋易水解，故制备无水的FeCl3应在HCl气流中使结晶FeCl3失去H2O。

3．Fe2＋、Fe3＋的检验方法

(1)用KSCN溶液和氯水

(2)用NaOH溶液

(3)混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的检验

①Fe3＋的检验

a.溶液变红，说明含有Fe3＋

b.试纸变蓝，说明含有Fe3＋

②Fe2＋的检验

a.酸性KMnO4溶液退色，说明含有Fe2＋(Cl－可干扰)

b.生成蓝色沉淀，说明含有Fe2＋，其离子方程式为3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓。

[补短板]

(1)Fe2＋、Fe3＋的相互转化

(2)检验Fe2＋时不能先加氯水后加KSCN溶液，也不能将加KSCN后的混合溶液加入足量的新制氯水中(新制氯水可能氧化SCN－)。

(3)Fe3＋、Fe2＋、Cl－同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2＋(Cl－能还原酸性KMnO4，有干扰)。

(4)常考的重要的含铁盐

①绿矾(FeSO4·7H2O)：一种重要的还原剂，可用作补血剂及植物的补铁剂。

②高铁酸钾(K2FeO4)：深紫色晶体，具有强氧化性，可用作水处理剂和高能电池。

③铁铵矾[NH4Fe(SO4)2·12H2O]：无色晶体，易溶于水，常用作化学分析试剂、药物和织物媒染剂。

④赤血盐[K3Fe(CN)6]：红色晶体，易溶于水，常用于检验Fe2＋，生成蓝色沉淀。

[知识应用]

1．欲探究浓硫酸与Fe共热反应后铁元素的价态，设计下列实验，请填空：

将反应后试管中的溶液稀释。取少量溶液，滴入3～5滴________溶液，若溶液呈红色，则证明含有Fe3＋，否则不含Fe3＋；取少量溶液，滴入3～5滴________溶液，若溶液退色，则证明含有Fe2＋，否则不含Fe2＋。若实验证明反应后的溶液中只含有Fe3＋，则反应的化学方程式是____________________。

[答案]　KSCN　酸性KMnO4

2Fe＋6H2SO4(浓)Fe2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O

2．设计方案：除去MgSO4溶液中Fe2＋。(写出流程图)

[答案]　

◎命题点1　Fe2＋、Fe3＋的性质及检验

1．(2019·长沙模拟)在Fe2(SO4)3溶液中，加入a g铜，完全溶解后，再加b g铁，充分反应后得到c g残余固体，且a＞c，则下列说法正确的是(　　)

A．残余固体是铜和铁

B．最后得到的溶液中一定含有Cu2＋

C．将残余固体加入稀硫酸中，有气泡产生

D．最后得到的溶液中可能含有Fe3＋

B　[因为a＞c，说明b g铁完全反应，溶液中含Cu2＋、Fe2＋，不含Fe3＋。]

2．要证明某溶液中不含Fe3＋而可能含有Fe2＋进行如下实验操作时，最佳顺序为 (　　)

①加入足量氯水　②加入足量KMnO4溶液　③加入少量NH4SCN溶液

A．①③　 B．③②  C．③①   D．①②③

[答案]　C

3．下列除杂的操作不正确的是  (　　)

A．MgCl2溶液中混有少量FeCl3：加入足量镁充分反应后过滤

B．FeCl2溶液中混有少量FeCl3：加入过量铁粉充分反应后过滤

C．CuCl2溶液中混有少量FeCl3：加入足量锌粉充分反应后过滤

D．CaCl2溶液中混有少量FeCl2：先加入H2O2将Fe2＋氧化成Fe3＋，再加入CaCO3充分反应后过滤

C　[FeCl3溶液中存在水解平衡：FeCl3＋3H2OFe(OH)3＋3HCl，加入Mg与H＋反应，平衡右移，使Fe3＋转化成Fe(OH)3而除去，A正确；加入过量铁粉，FeCl3与Fe反应生成FeCl2而达到除杂的目的，B正确；C项中加入足量锌粉，Cu2＋、Fe3＋均与Zn反应，不符合除杂要求，错误；先用H2O2将Fe2＋氧化成Fe3＋，再利用FeCl3的水解，加入CaCO3与H＋反应将Fe3＋转化成Fe(OH)3而除去，D正确。]

◎命题点2　Fe2＋、Fe3＋的性质实验探究

4．(2017·北京高考，T28节选)某小组在验证反应“Fe＋2Ag＋===Fe2＋＋2Ag”的实验中检测到Fe3＋，发现和探究过程如下。

向硝酸酸化的0.05 mol·L－1硝酸银溶液(pH≈2)中加入过量铁粉，搅拌后静置，烧杯底部有黑色固体，溶液呈黄色。

(1)检验产物

①取出少量黑色固体，洗涤后，_________________________(填操作和现象)，证明黑色固体中含有Ag。

②取上层清液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀，说明溶液中含有________。

(2)针对“溶液呈黄色”，甲认为溶液中有Fe3＋，乙认为铁粉过量时不可能有Fe3＋，乙依据的原理是________________________(用离子方程式表示)。针对两种观点继续实验：

①取上层清液，滴加KSCN溶液，溶液变红，证实了甲的猜测。同时发现有白色沉淀产生，且溶液颜色深浅、沉淀量多少与取样时间有关，对比实验记录如下：

(资料：Ag＋与SCN－生成白色沉淀AgSCN)

②对Fe3＋产生的原因作出如下假设：

假设a：可能是铁粉表面有氧化层，能产生Fe3＋；

假设b：空气中存在O2，由于____________________________(用离子方程式表示)，可产生Fe3＋；

假设c：酸性溶液中的NO具有氧化性，可产生Fe3＋；

假设d：根据_____________________________现象，判断溶液中存在Ag＋，可产生Fe3＋。

[解析]　(1)①若黑色固体中含有Ag，可先加入硝酸，加热使之溶解，再加入盐酸，能产生白色沉淀AgCl。

②K3[Fe(CN)6]溶液是常见的检验Fe2＋的试剂。取上层清液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀，说明含有Fe2＋。

(2)Fe3＋具有较强的氧化性，可与Fe发生氧化还原反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。

②Fe2＋与O2可发生氧化还原反应：4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O，生成Fe3＋。加入KSCN溶液后产生白色沉淀，说明溶液中含有Ag＋，Ag＋可将Fe2＋氧化为Fe3＋。

[答案]　(1)①加硝酸加热溶解固体，再滴加稀盐酸，产生白色沉淀　②Fe2＋　 (2)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋

②4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O　加入KSCN溶液后产生白色沉淀

◎命题点3　涉及铁及其化合物的基本化工流程

5．(2019·重庆七校联考)以高硫铝土矿(主要成分为Al2O3、Fe2O3、SiO2，含少量FeS2)为原料，生产Fe3O4的部分工艺流程如下：

下列说法错误的是(　　)

A．用NaOH溶液吸收焙烧过程产生的SO2有利于保护环境和资源再利用

B．从高硫铝土矿中可制得Al、Fe的化合物

C．向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2，铝元素的存在形式由AlO转化为Al3＋

D．FeS2与Fe2O3混合后在无氧条件下焙烧的目的是生成Fe3O4和SO2

C　[SO2属于大气污染气体，用NaOH溶液吸收有利于保护环境和资源再利用，A项正确；由高硫铝土矿的组成和流程图可知，从高硫铝土矿中可制得Al、Fe的化合物，B项正确；向“过滤”得到的滤液中通入过量CO2，铝元素的存在形式由AlO转化为沉淀Al(OH)3，C项错误；FeS2与Fe2O3混合后在无氧条件下焙烧发生反应：FeS2＋16Fe2O3===11Fe3O4＋2SO2↑，D项正确。]

6．(2019·黑龙江名校联考)某同学采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考虑其他杂质)制取绿矾(FeSO4·7H2O)，设计了如下流程图：

下列说法正确的是(　　)

A．溶解烧渣可选用足量稀盐酸，试剂X选用铁粉

B．固体1是SiO2，固体3是Al(OH)3和Fe(OH)3

C．从溶液3中得到绿矾的操作方法是调节pH、蒸发浓缩、冷却结晶、过滤

D．若在溶液1中直接加NaOH溶液至过量，得到的沉淀用稀硫酸溶解，其溶液经结晶分离也可得到绿矾

C　[溶解烧渣选用稀盐酸会引入Cl－，该流程最终要得到绿矾，故应选用稀硫酸，试剂X的作用是将Fe3＋还原为Fe2＋，且不能引入新杂质，故试剂X应选用Fe，A项错误；由流程可知，固体1是SiO2，固体3是Al(OH)3，B项错误；从硫酸亚铁溶液中得到绿矾需要调节pH，防止Fe2＋被氧化和水解，然后蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，C项正确；若在溶液1中直接加入NaOH溶液至过量，得到的沉淀用稀硫酸溶解，其溶液经结晶分离最终得到的是硫酸铁晶体，D项错误。]

铁的不同价态化合物的转化及应用

——物质变化与模型认知

铁的化合价有＋2、＋3、＋6，其中＋2、＋3为两种铁的离子Fe2＋、Fe3＋，＋6在FeO中呈现，具有强氧化性，近几年高考试题对铁的常见化合物的性质及应用考查非常关注。特别是＋2、＋3价之间转化更为重要。体现了“物质变化与模型认知”的学科素养。

[价态——物质类别坐标]

下图是铁的常见价态与物质的对应关系图

[应用体验]

根据上图示，回答下列问题：

(1)写出Fe―→Fe3O4的两个化学方程式____________，____________________________。

(2)除去FeCl2溶液中Fe3＋，可用试剂________，离子方程式为_____________________。

(3)写出Fe2＋Fe3＋的离子方程式

_____________________________________________________。

(4)制备Fe(OH)2要避空的原因是________________________。

(5)高铁酸钾净水原理是________________________________。

[答案]　(1)3Fe＋2O2Fe3O4　3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2

(2)Fe　Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋

(3)5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O

(4)Fe(OH)2极易被空气中O2氧化为Fe(OH)3

(5)K2FeO4具有强氧化性，能氧化杀菌消毒，同时生成Fe3＋水解生成胶体，吸附水中悬浮物而净水

1．A、B、C三种物质中均含有同一种元素M，它们之间有如图所示的转化关系。A为一种金属单质，其产量直接关系国民经济命脉。反应①②③均为化合反应，反应④为置换反应。下列有关说法不正确的是(　　)

A．①中所加试剂可能是氯气

B．③中需要加具有氧化性的试剂

C．A与稀硝酸反应一定能实现元素M在①中发生的价态变化   

D．元素M在②中发生的价态变化也能通过加碘化钾溶液实现

C　[Fe与稀硝酸反应，当Fe过量时生成Fe2＋，当Fe少量时生成Fe3＋。]

2．(2019·南昌模拟)A、B、C为3种单质(其中A为固体，B、C为气体)，将D的饱和溶液滴入沸水中继续煮沸，溶液呈红褐色，B、C反应的产物易溶于水得到无色溶液E。它们之间的转化关系如图，下列推断正确的是(　　)

A．物质B是H2　　 B．物质C是Cl2

C．物质D是FeCl2 D．物质F是FeCl2

D　[根据题意知，A为Fe，B为Cl2，C为H2，D为FeCl3，E为HCl，F为FeCl2。]

3．在一定量的稀硝酸中慢慢加入铁粉，得到的Fe2＋的物质的量(纵坐标)与所加铁粉的物质的量(横坐标)的关系如图所示。请将正确答案的序号填在相应的横线上。

①Fe3＋　②Fe2＋　③Fe、Fe2＋　④Fe2＋、Fe3＋

(1)AB段铁元素以________形式存在。

(2)BC段铁元素以________形式存在。

(3)CD段铁元素以________形式存在。

(4)AB段与BC段所需Fe的质量比为________。

[解析]　向稀硝酸中加入铁粉，开始时稀硝酸过量应生成Fe3＋，随加入铁粉量的增加，HNO3反应完全后，发生反应：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，最后Fe3＋全部转化为Fe2＋。

[答案]　(1)①　(2)④　(3)③　(4)2∶1

4．(2019·贵阳模拟)高铁酸钠(Na2FeO4)具有很强的氧化性，是一种新型的绿色净水消毒剂。工业上以菱铁矿(主要成分是FeCO3及少量SiO2)为原料制备高铁酸钠的生产过程如下：

已知：Na2FeO4只在碱性环境中稳定存在。

(1)Na2FeO4中铁元素的化合价为________。

(2)菱铁矿粉碎的目的是______________________，“碱浸”过程中SiO2所发生反应的化学方程式为________________________。

(3)操作1与操作2的实验名称均为________，步骤③的目的是将Fe2＋氧化成Fe3＋，其离子方程式为_______________________。

(4)高铁酸钠消毒后的还原产物具有净水作用，解释净水原理为

_____________________________________________________。

[解析]　(2)粉碎后，反应物表面积增大，可提高碱浸速率，提高浸出率。碱浸时，菱铁矿中的SiO2杂质与NaOH反应生成Na2SiO3，反应的化学方程式为SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。(3)操作1和操作2后均为固体，故这两个操作均为过滤。步骤③加入氧化剂NaClO，Fe2＋转化为Fe3＋，故该反应的离子方程式为2Fe2＋＋ClO－＋2H＋===2Fe3＋＋Cl－＋H2O。(4)高铁酸钠可用于消毒主要是因为其具有强氧化性，故消毒过程中，＋6价Fe被还原，生成＋3价Fe，即Fe3＋，其水解生成的Fe(OH)3胶体具有吸附性，可起到净水的作用。

[答案]　(1)＋6

(2)增大接触面积，加快反应速率，提高浸出率　2NaOH＋SiO2===Na2SiO3＋H2O

(3)过滤　2Fe2＋＋ClO－＋2H＋===2Fe3＋＋Cl－＋H2O

(4)高铁酸盐在杀菌消毒时，本身被还原成Fe3＋，Fe3＋易水解生成Fe(OH)3胶体，可吸附水中的悬浮杂质，从而起到净水的作用

[一题串知，落实考法]

(2016·全国卷Ⅱ，改编)某班同学用如下实验探究Fe、Fe2＋、Fe3＋的性质及转化。

(1)甲组同学取2 mL FeCl2溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红，说明Cl2可将Fe2＋氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为______________________________________。[考查Fe2＋、Fe3＋的性质与检验方法]

(2)乙组同学认为甲组同学的实验不够严谨，该组同学在2 mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL煤油，再向液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液变红，煤油的作用是___________________。[考查Fe2＋的还原性]

(3)丙组同学取10 mL 0.1 mol·L－1 KI溶液，加入6 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3溶液混合。分别取2 mL此溶液于3支试管中进行如下实验：

①第一支试管中加入1 mL CCl4充分振荡、静置，CCl4层显紫色；

②第二支试管中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀；

③第三支试管中加入1滴KSCN溶液，溶液变红。

实验②检验的离子是________(填离子符号)；实验①和③说明：在I－过量的情况下，溶液中仍含有________(填离子符号)，由此可以证明该氧化还原反应为________。[考查Fe3＋的氧化性及性质探究]

(4)丁组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液，溶液变成棕黄色，发生反应的离子方程式为_____________；

一段时间后，溶液中有气泡出现，并放热，随后红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是____________________________________；

生成沉淀的原因是__________________________________(用平衡移动原理解释)。[考查Fe2＋、Fe3＋的性质及应用]

[答案]　(1)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－

(2)防止外界空气中的O2进入溶液氧化Fe2＋

(3)Fe2＋　Fe3＋　可逆反应

(4)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O

Fe3＋催化H2O2分解产生O2　H2O2分解反应放热，促进Fe3＋的水解平衡正向移动

[真题体验，感悟考向]

1．(2018·全国卷Ⅰ，T7)磷酸亚铁锂(LiFePO4)电池是新能源汽车的动力电池之一。采用湿法冶金工艺回收废旧磷酸亚铁锂电池正极片中的金属，其流程如下：

下列叙述错误的是(　　)

A．合理处理废旧电池有利于保护环境和资源再利用

B．从“正极片”中可回收的金属元素有Al、Fe、Li

C．“沉淀”反应的金属离子为Fe3＋

D．上述流程中可用硫酸钠代替碳酸钠

D　[废旧电池中含有的金属、电解质溶液会对水体和土壤等造成污染，处理废旧电池有利于资源再利用，同时能够降低环境污染，保护环境，A项正确；从流程图看出，正极材料涉及了铝、铁、锂等金属，B项正确；因流程中加入的有HNO3，故在含Li、P、Fe等滤液中加碱液，发生“沉淀”反应的金属离子为Fe3＋，C项正确；因为锂及其化合物的性质与镁相似，由硫酸镁易溶于水推知，硫酸锂易溶于水，由碳酸镁微溶于水推知，碳酸锂微溶于水，所以不能用硫酸钠代替碳酸钠，D项错误。]

2．(2018·全国卷Ⅱ，T28(2))所得残留物中含有FeO和Fe2O3，检验Fe2O3存在的方法是____________________________________。

[答案]　取少许固体粉末于试管中，加稀硫酸溶解，滴入1～2滴KSCN溶液，溶液变红色，证明含有Fe2O3

3．(2017·全国卷Ⅲ，T26节选)在试管中加入少量绿矾样品，加水溶解，滴加KSCN溶液，溶液颜色无明显变化。再向试管中通入空气，溶液逐渐变红。由此可知： _____________________________。

[解析]　绿矾溶液中滴加KSCN溶液，溶液颜色无明显变化，说明样品中没有Fe3＋；再向试管中通入空气，溶液变红，说明有Fe3＋生成，即Fe2＋易被氧气氧化为Fe3＋。

[答案]　样品中没有Fe3＋[或Fe(Ⅲ)]　Fe2＋[或Fe(Ⅱ)]易被氧气氧化为Fe3＋[或Fe(Ⅲ)]

4．(2019·全国卷Ⅰ，T27节选)硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2·xH2O]是一种重要铁盐。为充分利用资源，变废为宝，在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵，具体流程如下：

回答下列问题：

(1)步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污，方法是

_____________________________________________________。

(2)步骤③中选用足量的H2O2，理由是_______________。分批加入H2O2，同时为了____________，溶液要保持pH小于0.5。

(3)步骤⑤的具体实验操作有__________________，经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。

[解析]　(1)铁屑表面的油污可以用热的氢氧化钠溶液洗涤，然后用蒸馏水洗净。

(2)铁与硫酸反应后生成硫酸亚铁，加入足量的过氧化氢溶液将亚铁离子氧化为铁离子，离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。Fe3＋在水中易水解生成氢氧化铁沉淀，为了抑制Fe3＋水解，溶液要保持较强的酸性，使用H2O2的优点是不引入新的杂质。

(3)硫酸铁溶液与固体硫酸铵反应生成硫酸铁铵，为了从溶液中得到硫酸铁铵应将溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到硫酸铁铵晶体。

[答案]　(1)碱煮水洗　(2)将Fe2＋全部氧化为Fe3＋；不引入杂质　防止Fe3＋水解　(3)加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)